【正文】 (2)控制字（ LCR） 進(jìn)行串行通訊之前，應(yīng)將通訊的數(shù)據(jù)格式寫入線路控制寄存器（ LCR），即填寫控制 字。 8250 的可編程串行接口，內(nèi)部有 10個(gè)寄存器，共占用 7 個(gè)地址，其 COM1 通信口的端口地址見下表 41。首先設(shè)置溫度啟動(dòng)命令，等待轉(zhuǎn)換完成，然后讀取溫度測(cè)量值，并進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。使用 8/12/14 位的分辨率測(cè)量分別需要大約 11/55/210ms。系統(tǒng)主程序及頭文件 “include”完整代碼見附錄 D。接口定義及功能如表 38 表 38 1602 引腳定義表 引腳編號(hào) 符 號(hào) 含 義 功 能 1 VSS 接地 電源地 2 VDD 接電源 電源正極 3 Vo 液晶驅(qū)動(dòng)電壓 對(duì)比度調(diào)整端 4 RS 寄存器選擇 高電平：選擇數(shù)據(jù)寄存器 低電平：選擇指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號(hào) 高電平：讀 低電平：寫 6 EN 片選使能 EN 端電平下降沿觸發(fā)模塊工作 7~14 D0~D7 雙向數(shù)據(jù)線 傳輸數(shù)據(jù) 15 BLK 背光燈引腳 接陰極 16 BLA 背光燈引腳 接陽(yáng)極 1602 的顯示原理是：在其內(nèi)部存儲(chǔ)器中保存字符圖形，通過控制器向 1602寫入指定的顯示存儲(chǔ)地址，相應(yīng)地址對(duì)應(yīng)的字符即被顯示到液晶屏幕上。 R61KR81KR71KKEY1 KEY2 KEY3V C CP B 0P B 1P B 2 圖 311 鍵盤接口圖 在本采集系統(tǒng)中，單片機(jī) 3 個(gè) I/O 口外接 3 個(gè)按鍵，可以實(shí)現(xiàn) 3 個(gè) 按鍵 的輸入。上述數(shù)字式壓力的精度為 %，它包括非線性、遲滯、重復(fù)性誤差，穩(wěn)定性、溫度影響和檢定所用標(biāo)準(zhǔn)的誤差等，其穩(wěn)定性優(yōu)于 %/年。 SHT75 的主要性能 ； I2C 總線數(shù)字輸出接口； 出功能； ； ； 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位，可編程降至 12位和 8 位； xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 +%RH，溫度測(cè)量精度為 +℃ ； CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能； ，保證 100%的互換性； ： ~； SHT75 的封裝形式為小體積 4 腳單線封裝，其引腳說明如表 36 表 36 SHT75 管腳定義 引腳 名稱 功能 1 SCK 串行時(shí)鐘輸入 2 VDD 電源端： ~ 3 GND 接地端 4 DATA 雙向串行數(shù)據(jù)段 硬件設(shè)計(jì) 如圖 39 所示為 ATmega64 與 SHT75 的硬件連接圖。AT24C64 的管腳定義如表 35： 表 35 AT24C64 的管腳定義 名稱 管腳功能 A0~A2 地址輸入； SDA 串行 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCL 串行時(shí)鐘輸入 WP 寫保護(hù) VCC 電源 GND 電源地 圖 37 為 AT24C64 的 8 引腳 PDIP 封裝管腳圖 ： xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 V C C8WP7S C L6S D A5A0 1A1 2A2 3GND 4 圖 37 AT24C64 引腳圖 AT24C64與 ATmega64單片機(jī)接口連接 如圖 38 所示為 ATmega64 與 AT24C64 的硬件連接圖。 ： SCL 為高電平時(shí)， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳輸數(shù)據(jù)。 I2C 總線最大的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。本采集系統(tǒng)使用 RS422 接口完成單片機(jī)與 PC 機(jī)的長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸。 一個(gè)完整的 RS232 接口有 22 根線，采用一種標(biāo)準(zhǔn)的 “D”型保護(hù)殼的 25 針插頭座通常使用的 RS232 接口信號(hào)只有 9 針。 PC 機(jī)幾乎都具有 RS232 接口，因此單片機(jī)通過 RS232 接口與 PC 機(jī)通信最方便，也是最常用的方法。 系統(tǒng)復(fù)位電路 復(fù)位操作有兩種基 本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。 ： AVCC 為端口 F 以及 ADC 的電源，須與 VCC 相連接，即使沒有使用 ADC 也應(yīng)該如此。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 ：地。 ? 可以通過軟件進(jìn)行選擇的時(shí)鐘頻率。 ? 2 個(gè) 可編程的串行 USART。 ： ? 2 個(gè)具有獨(dú)立的預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 ? 2KB 的 E2PROM，壽命為 10000 次寫 /擦除周期。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 其具體產(chǎn)品特點(diǎn)如下： 、低功耗的 8 位微處理器。 Atmega64 單片機(jī)是 AVR 單片機(jī)家族中的高性能單片機(jī)，具有比其他型號(hào)更高的性能， Atmega64 片內(nèi)帶有 64KB 的系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲(chǔ)器，具有在寫的過程中還可以讀的能力，即同時(shí)讀寫（ RWW）； 2KB 的 E2PROM； 4KB的 SRAM； 53 個(gè)通用 I/O 端口線； 32 個(gè)通用工作寄存器；實(shí)時(shí)時(shí)鐘（ RTC）； 4個(gè)靈活的具有比較模式和 PWM 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（ T/C）； 2 個(gè) USART；面向字節(jié)的兩線接口（ TWI）； 8 通道 10 位 ADC；可選的可編程增益；片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器；串行外圍接口（ SPI）；與 IEEE 規(guī)范兼容的 JTAG測(cè)試接口，此接口同時(shí)還可以用于片上調(diào)試； 6 種可以通過軟件選擇的省電模式。 圖 22 系統(tǒng)主程序流程圖 上電 系統(tǒng)初始化 溫濕度及壓力采集 送 LCD 顯示 示 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 傳送溫度標(biāo)志開？ 傳送濕度標(biāo)志開？ 傳送壓力標(biāo)志開？ 傳送溫度到串口 傳送濕度到串口 傳送壓力到串口 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 系統(tǒng)主要功能 本系 統(tǒng)是以 ATmega64 單片機(jī)為核心的土壤參數(shù)采集系統(tǒng)，主要采集土壤溫濕度及壓力并進(jìn)行相應(yīng)的分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了 3 個(gè)按鍵，當(dāng)傳感器探針插入土壤后，按鍵 1（ KEY1）按下，此時(shí)系統(tǒng)開始工作，執(zhí)行測(cè)量命令，按鍵 2（ KEY2）按下，系統(tǒng)則將采集到的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)送 LCD 顯示同時(shí)儲(chǔ)存當(dāng)前數(shù)值到片外擴(kuò)展的 E2PROM，按鍵 3（ KEY3）按下時(shí)，系統(tǒng)檢查是否通過RS232 連接 PC 機(jī)，若連接成功， 則 執(zhí)行傳輸命令 同時(shí)清空 E2PROM 內(nèi)數(shù)據(jù)組 。要求對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)為核心，擴(kuò)展電源電路、復(fù)位電路、 LCD 接口電路以及監(jiān)控電路等，并要求配有標(biāo)準(zhǔn) RS232和 RS422 串行通信接口。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價(jià)格是阻礙它在自動(dòng)化領(lǐng)域普及的一個(gè)重要因素。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測(cè)試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C(jī)箱即可完成硬件平臺(tái)重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。就使用的總線而言，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。隨著計(jì)算機(jī)、集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。 關(guān)鍵詞 嵌入式；數(shù)據(jù)采集； Atmega64；傳感器 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Design of Data Acquisition System Based on AVR SCM Abstract In recent years, with the rapid development in embedded microprocessor,the SCM(Single Chip Micyoco)has been widely applied in many fields such as the medical treatment,the aviation,the transportation,the military technique,the industry,the science research,andso this fields,SCM is usually to be used as a core parts,but the knowledge of SCM isn39。在醫(yī)療、航空、交通、軍事技術(shù)、工業(yè)控制、科學(xué)研究等領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，但僅僅具備單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)結(jié)合具體的硬件結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用對(duì)象的軟件特點(diǎn)來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言編寫，為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。而單片機(jī)以其運(yùn)算速度快、體積小、成本低、集成度高、抗干擾能力和控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛用于 智能化儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品以及數(shù)據(jù)采集和過程控制方面。 20 世紀(jì) 70 年代中后期，隨著微 型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 計(jì)算機(jī)構(gòu)成，例如： STD 總線系統(tǒng)是這一類的典型代表。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于目前局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)工廠管理層局域網(wǎng)，車間層的局域網(wǎng)和底層的設(shè)備網(wǎng)已經(jīng)可以有效地連接在一起，可以有效地把多臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備聯(lián)在一起，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。電源設(shè)計(jì)采用 LM7805CK 穩(wěn)壓芯片，顯示模塊使用 LCD1602 液晶顯示器。 AVR 單片機(jī)內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。在更新應(yīng)用 Flash 存儲(chǔ)器 時(shí)引導(dǎo) Flash 區(qū)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn) RWW 操作。 ? 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器。 接口（與 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)兼容）： ? 遵循 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能。 ? 輸出比較調(diào)制器。 ? 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的 RC 振蕩器。 ： ~。 B（ PB7~PB0）、 C（ PC7~PC0）、 D（ PD7~PD0）、 E（ PE7~PE0）：與端口 A 具有相同的 I/O 性能，但在 Atmega103 單片機(jī)兼容模式下，端口 C 只能作為輸出，而且在復(fù)位發(fā)生時(shí)不是三態(tài)。在Atmega103 單片機(jī)兼容模式下端口 F 只能作為輸入引腳。超過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位，低于此時(shí)間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。在正常工作過程中， PEN 引腳沒有其他功能。其主要特點(diǎn)有： 1A 電流的輸出，輸出電壓為 5V； 熱和短路保護(hù)； 。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電特性都作了明確規(guī)定。 表 33 RS232 接口的電氣規(guī)范 項(xiàng)目 電氣規(guī)范 帶 3~7K 歐姆負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出特性 邏輯 1 表示 5~15V；邏輯 0 表示+5~+15V 不帶負(fù)載時(shí)驅(qū) 動(dòng)器的輸出特性 25V~+25V 驅(qū)動(dòng)器通斷時(shí)的輸出特性 大于 300 歐姆 輸出短路電流 小于 驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率 小于 30V/us 接收器輸入阻抗 在 3~7K 歐姆 接收器輸入電壓的允許范圍 25V~+25V 輸入開路時(shí)接收器的輸出 邏輯 1 輸入經(jīng) 300 歐姆接地時(shí)接收器的輸出 邏輯 1 +3V 輸入時(shí)接收器的輸出 邏輯 0 3V 輸入時(shí)接收器的輸出 邏輯 1 最大負(fù)載電容 2500pF RS232接口的電氣規(guī)范 由于 AVR 單片機(jī)輸入輸出電平位 TTL 電平，而 PC 機(jī)配置的是 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要進(jìn)行 PC 機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。當(dāng) PD4 為 0 時(shí)， MAX485 的接收器使能，驅(qū)動(dòng)器被禁止；當(dāng)PD4 為 1 時(shí)， MAX485 的驅(qū)動(dòng)器使能，接收器被禁止。 I2C 總線是由數(shù) 據(jù)線 SDA 和時(shí)鐘 SCL 構(gòu)成的數(shù)據(jù)串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。共有 64KB 字節(jié)的存儲(chǔ)容量。 SHT75 是瑞士 Sensirion 公司推出的基于 CMOSens 專利技術(shù)的新型溫濕度傳感器。當(dāng)壓力傳感器感受到外界被測(cè)壓力時(shí)，它會(huì)把力物理量轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)發(fā)送出去，當(dāng)模擬信號(hào)傳送到放大電路里會(huì)進(jìn)行濾波和信號(hào)放大，然后把該模擬信號(hào)傳送到 A/D 轉(zhuǎn)化電路里轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳送到單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算。鍵盤的接法靈活多樣，最簡(jiǎn)單的方式為獨(dú)立式接法，即利用單片機(jī)讀取 I/O 口的電平高低來判斷是否有鍵按下。驅(qū)動(dòng)電壓為 +。 1602 的 D0~D7 與 ATmega64 單片機(jī)的端口 A 相連，控制端口 RS、 RS、 EN 分別與端口 C 的 PC0、 PC PC2相連。 如果與 SHT75 傳感器的通信中斷，下列信號(hào)順序 會(huì)使串口復(fù)位，當(dāng)使DATA 線處于高電平時(shí)，觸發(fā) SCK9 次以上（含 9 次），并隨后發(fā)出一個(gè) “傳輸開始 ”命令。如果沒有用 CRC8 的校驗(yàn)和，則控制器就會(huì)自動(dòng)返回休眠模式。由于單片機(jī)的串行發(fā)送和接收線 TXD 和 RXD 是 TTL 電平，而 PC 的 COM1 或 COM2 的 RS232C 連接器（ D 型 9 針插座）是 EIA 電平，因此單片機(jī)需加接 MAX232 芯片，通過串行電